CHANGES IN ENCEPHALOMETRIC PARAMETERS OF THE RHOMBENCEPHALON IN TEENAGE BOYS
CHANGES IN ENCEPHALOMETRIC PARAMETERS OF THE RHOMBENCEPHALON IN TEENAGE BOYS
Abstract
The aim of the study is to examine the dynamics of encephalometric parameters of the rhombencephalon in teenage boys.
The lack of normative data on the morphogenesis of rhombencephalon structures in boys limits the scope of radiological diagnosis of dysontogenetic neuropsychiatric disorders that debut in adolescence. The development of encephalometric criteria for rhombencephalon development will make it possible to differentiate morphological predictors of pathology and to clarify the boundaries of age-related "norm".
A retrospective analysis was conducted of MRI scans from 120 teenage boys (aged 13–16 years) with no central nervous system pathology (30 subjects in each age group). 11 morphometric parameters of the pons, medulla oblongata and cerebellum were analysed. Dynamic changes were evaluated based on the calculation of the growth coefficient (Wc, %) using Schmalhausen’s method.
For teenage boys, a model of rhombencephalon neurogenesis was developed in the form of a parabolic curve, with the peak of changes occurring at 14–15 years of age (the "critical phase" of morphogenetic plasticity). It was established that this period is characterised by synchronised reorganisation of cerebellar and brainstem structures in the form of an inversion in the height of the pons (a negative increase of -25.9%, followed by an inversion to +36.2% by the age of 16). A reduction in the width of the cerebellum (by -3.4%) and its left hemisphere (by -4.4%) was also identified, which is of relevance for further study of the asymmetric variability of structures in the posterior cranial fossa. The presented dynamics are interpreted as a neuroanatomical reflection of active synaptic pruning and intensive myelination of the pontocerebellar tracts, accompanied by a transient reduction in grey matter volume.
The discrete nature of the rhombencephalon growth dynamics in boys shows morphometric parallels with the development of the cerebral hemispheres. The established patterns of parameter growth can be used in paediatric radiology as objective criteria for the normal neurodevelopment of the rhombencephalon.
1. Введение
Большинство существующих в детской нейрорентгенологии исследований нуждаются в уточнении с учетом полового диморфизма и дискретных возрастных промежутков подросткового возрастного периода
, . Представленные в прикладной лучевой диагностике магнитно-резонансные (МР) нормы морфометрии ромбовидного мозга (стволовых и церебеллярных структур) базируются преимущественно на усредненных выборках, объединяющих широкие возрастные диапазоны без учета хронофизиологических интервалов полового созревания . Отмечено, что данный подход нивелирует влияние пубертатного гормонального статуса на траектории роста белого вещества, которое, по данным лонгитюдных исследований, у мальчиков достигает пиковых значений в объёмах в среднем на 1,5–2 года позже, чем в аналогичных сравниваемых выборках девочек , .Актуальность изучения вариантной нейроанатомии ромбовидного мозга у мальчиков обусловлена высокой распространённостью в популяции детей подросткового возраста манифестирующих нейропсихиатрических расстройств, с доказанным дизонтогенетическим компонентом структур ствола и мозжечка
, . Так, сообщается, что расстройства аутистического спектра и синдром дефицита внимания и гиперактивности, диагностируемые у мальчиков в 3–4 раза чаще, чем у девочек и ассоциированы с гипоплазией червя мозжечка или изменениями линейных размеров покрышки моста , , . Однако верификация морфологических маркеров психоневрологической патологии невозможна без сопоставления с данными «нормы», учитывающими половозрастную динамику параметров ромбовидного мозга у здоровых мальчиков подростков , , .Необходимость дифференцированного подхода к морфометрии у мальчиков-подростков предопределяется и нейробиологическими особенностями в ходе онтогенеза. Так, андрогены модулируют активность роста и пролиферации олигодендроглии, а также процессы миелинизации локальных проводящих путей
, , . Кроме того, критичный для когнитивного созревания синаптический прунинг в церебеллярных и понто-кортикальных трактах у мальчиков в подростковом возрасте протекает с отличной от девочек динамикой, что требует дифференцированной оценки линейных и объемных показателей , . Недостаточность исследований, методология которых предусматривает сегрегацию энцефалометрических стандартов для ромбовидного мозга по полу и хронологическим интервалам подросткового возраста существенно ограничивает возможности объективной оценки морфологической зрелости структур задней черепной ямки . Таким образом, систематизация данных о динамике энцефалометрических показателей структур ромбовидного мозга у мальчиков подросткового возраста представляет собой актуальное направление в нейрорадиологии, необходимое для установления границ многовариантной морфологической нормы . Целью данного исследования является изучение динамики энцефалометрических параметров ромбовидного мозга у мальчиков подросткового возрастного периода.2. Методы и принципы исследования
Был произведен ретроспективный анализ материалов МР-томограмм (томографы Leona 6400 и Immton с силой поля 0,15 Тл и 0,23 Тл соответственно) головного мозга 120 мальчиков (30 мальчиков для каждой возрастной подгруппы) 13–16 лет. В исследование были включены дети, у которых не были диагностированы органические заболевания ЦНС, психические и поведенческие нарушения. Анализ осуществлялся по следующим энцефалометрическим:
1) длина моста (мм);
2) высота моста (мм);
3) длина продолговатого мозга (мм);
4) высота продолговатого мозга на уровне верхней границы (мм);
5) высота продолговатого мозга на уровне нижней границы (мм);
6) длина червя мозжечка (мм);
7) высота червя мозжечка (мм);
8) длина полушарий мозжечка (мм);
9) ширина мозжечка (мм);
10) ширина полушарий мозжечка (мм);
11) высота полушарий мозжечка (мм).
При нейровизуализации использовались импульсные последовательности Т1- и Т2-ВИ для сагиттальной и аксиальной плоскости, Т2-ВИ — для фронтальной. Выявление динамических изменений в ходе сопоставления исследуемых групп проводилось на основе расчета коэффициента прироста (Wc, %) по методике Шмальгаузена. Соответствие морфометрических параметров ромбовидного мозга нормальному распределению устанавливалось посредством критерия Колмогорова-Смирнова. Накопление и численная обработка данных осуществлялась с применением программы Microsoft Excel 2016 (Microsoft Corp., США). Статистический анализ проводился в программе Statistica 12.0 (StatSoft Inc., CША). Результаты оценивались с помощью параметрического критерия t-Стьюдента считались статистически значимыми при p <0,05.
3. Основные результаты
При проведении статистического анализа возрастных групп мальчиков нами была определена модель морфогенеза с наибольшим количеством статистически значимых изменений во всех рассматриваемых возрастных интервалах с чередованием приращения и уменьшения линейных размеров (см. таб. 1). В группе мальчиков 13–14-ти лет наблюдалась «разноскоростная» динамика. Так, на фоне преобладания положительной динамики стволовых структур, для мозжечка и его левой гемисферы отмечалось уменьшение их ширины на 3,4% и 4,4% соответственно. В группе детей 14–15 лет, наблюдалась аналогичная динамика в виде преобладания положительных результатов, за исключением высоты моста, которая демонстрировала атипичность в виде уменьшения параметра на 25,9%. При анализе энцефалометрических тенденций у мальчиков 15–16-ти лет установлено, что практически все рассматриваемые параметры характеризовались отрицательным приростом линейных размеров, кроме высоты моста (увеличение составило 36,2%).
Обобщение данных по возрастной динамике энцефалометрических показателей ромбовидного мозга у мальчиков подросткового возрастного периода
± возрастных различий - Wc, %; знаком «*» в ячейках таблицы обозначены статистически значимые для возрастной динамики показатели мальчиков; в последнем столбце символ «↑» - характеризует положительную динамику для показателя с течением возраста; символ «↓» - характеризует отрицательную динамику; символ «−» обозначает отсутствие статистически достоверной динамики
Исследуемый показатель: | 13/14 лет | 14/15 лет | 15/16 лет | Характеристика прироста |
Длина моста | 14,6*±2,5 | 4,9±2,1 | -11,1*±1,6 | ↑−↓ |
Высота моста | -0,6±1,5 | -25,9*±10,2 | 36,2*±1,5 | −↓↑ |
Длина продолговатого мозга | 8,5*±2.4 | 4,3*±2,1 | -12,7±2,3 | ↑↑− |
Высота прод. мозга (верх. граница) | 0,85±2,1 | 5,3*±0,7 | -19,9±1,6 | −↑− |
Высота прод. мозга (нижн. граница) | 8,5*±1,7 | 25,03*±7,1 | -23,6±1,2 | −↑− |
Длина червя мозжечка | 3,6*±0,4 | 9,4*±3,2 | -7,6*±3,3 | ↑↑↓ |
Высота червя мозжечка | 5,8*±0,5 | 34,8*±2,5 | -25,1*3,1 | ↑↑↓ |
Длина полушарий мозжечка_Пр. | 0,6±0,1 | 17,7*±3,2 | -9,7*±2,2 | −↑↓ |
Длина полушарий мозжечка_Лев. | -0,95±0,2 | 20,1*±4,3 | -8,1*±3,2 | −↑↓ |
Ширина мозжечка | -3,4*±0,7 | 14,5*±6,2 | -8,4*±2,2 | ↓↑↓ |
Ширина полушарий мозжечка_Пр. | -2,5±0,6 | 16,3*±3,9 | -5,1*±0,75 | −−↓ |
Ширина полушарий мозжечка_Лев. | -4,4*±2,1 | 10,5*±4,4 | -9,5*±3,4 | ↓↑↓ |
Высота полушарий мозжечка_Пр. | 5,2*±2,5 | 0,3±0,1 | -4,2*±2,2 | ↑−↓ |
Высота полушарий мозжечка_Лев. | 7,8±2,3 | 4,8*±3,5 | 1,8±0,9 | −↑− |
4. Обсуждение
Анализ возрастной динамики структур ромбовидного мозга у мальчиков подросткового периода выявил выраженную нелинейность нейроморфогенеза, характеризующуюся дискретностью фаз активного прироста и относительной стабилизации параметров (см. рис. 1)
. Так, разнонаправленная модель созревания структур ромбовидного мозга для мальчиков 13–14-ти лет демонстрирует процессы стабилизации нейропиля коры мозжечка, для которой уменьшение линейных размеров может свидетельствовать об активности синаптического прунинга, а преобладание по ширине левого полушария мозжечка представляет дальнейший интерес в изучении вариантной билатеральной асимметрии , . Наибольшее количество статистически значимых изменений энцефалометрических показателей приходится на возрастную группу 14–15-ти лет, что было определено нами как «критическое звено» морфогенетической пластичности, характеризующейся синхронизированной реорганизацией структур ромбовидного мозга , . Отрицательный прирост в группе сравнения 15–16-ти лет, вероятно, соответствует стабилизации морфогенеза и формированию дефинитивной модели ромбовидного мозга , . Представленные изменения согласуются с существующими данными о пиках наиболее интенсивных структурных трансформациях в концепциях нормального нейроразвития ребенка , , .
Нелинейная (параболическая) характеристика динамики церебральных параметров у мальчиков в течение подросткового возрастного периода
13-16 лет; числа на горизонтальной оси обозначают суммарное количество статистически значимых различий в трёх рассматриваемых возрастных промежутках
5. Заключение
Морфогенез структур ромбовидного мозга у мальчиков 13–16 лет соответствует параболической зависимости с пиком преобразований в 14–15 лет. Этот период определен как «критическое звено» морфогенетической пластичности. Наиболее выраженная динамика выявлена для высоты моста (уменьшение прироста на 25,9% к 15 годам, и увеличение до 36,2% к 16). Изменение ширины мозжечка и его левой гемисферы (снижение на 3,4 и 4,4% соответственно), вероятно, отражает процессы локального синаптического прунинга и миелинизации проводящих путей, что представляет актуальность в изучении билатеральной асимметрической изменчивости. Установленные закономерности служат объективными критериями «нормы» при диагностике дизонтогенетических нейропсхихиатрических заболеваний. Тем не менее, ретроспективный характер исследования ограничивает оценку гормонального профиля у подростков, в связи с чем необходимо дальнейшее изучение взаимосвязи нейроразвития со стадиями полового созревания при нейровизуализации ромбовидного мозга.